स्थायी ऊर्जा स्रोत और अपनाने की दरें

बढ़ती वैश्विक जनसंख्या और पर्यावरणीय जागरूकता हमारे घर (पृथ्वी) को अधिक दयालु तरीके से संभालने की आवश्यकता/इच्छा को प्रेरित कर रही है। सौभाग्य से, यदि हम ध्यान से देखें तो अनंत ऊर्जा हमारे चारों ओर मिल सकती है। कोई भी वस्तु जो गति में है, गर्मी उत्पन्न करती है, या यहाँ तक कि प्रकाश देती है, वह एक संभावित स्रोत है।

ऊर्जा स्रोतों की पहचान करना आसान हिस्सा है। कठिन बाधा यह है कि इन संसाधनों को विश्वसनीय और निरंतर तरीके से कैसे उपयोग किया जाए। सौभाग्य से, सामग्री विज्ञान में प्रगति ने अतीत में अकल्पित दक्षताएँ संभव कर दी हैं।

स्थायी ऊर्जा

स्वच्छ ऊर्जा के कुछ उदाहरणों और उन्हें उपयोग में लाने वाली कंपनियों में गहराई से जाने से पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि स्थायी और नवीकरणीय स्रोतों में क्या अंतर है।

सरल शब्दों में, नवीकरणीय ऊर्जा उन स्रोतों से आती है जो स्वाभाविक रूप से हमारी उपयोग से तेज़ी से अपनी आपूर्ति को पुनः भरते हैं। इसका यह अर्थ नहीं है कि ये स्रोत स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करते हैं—सिर्फ यह कि वर्तमान मांगों के साथ आपूर्ति समाप्त नहीं हो सकती।

दूसरी ओर, स्थायी ऊर्जा उन स्रोतों को दर्शाती है जो न केवल स्वयं पुनः भरते हैं, बल्कि समय के साथ पृथ्वी पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं डालते। ये स्रोत भविष्य की पीढ़ियों को ध्यान में रखते हैं और उन्हें एक हरी पृथ्वी प्रदान करने का लक्ष्य रखते हैं, न कि कोयला, पेट्रोलियम, मीथेन और अन्य गंदे ऊर्जा स्रोतों से लगातार क्षतिग्रस्त हुई पृथ्वी।

ध्यान देने योग्य है कि यद्यपि स्थायी और नवीकरणीय स्रोतों में अंतर है, अधिकांश मामलों में दोनों लेबल लागू होते हैं। स्वाभाविक रूप से, जो दोनों होते हैं वे सबसे रोचक होते हैं।

आमतौर पर, स्थायी ऊर्जा को ऐसा मानने के लिए तीन बाधाओं को पार करना पड़ता है।

• पर्यावरणीय रूप से स्थायी
• वित्तीय रूप से स्थायी
• सामाजिक रूप से स्थायी

स्थायी ऊर्जा स्रोत का एक सामान्य उदाहरण जलविद्युत है। चंद्रमा द्वारा ज्वारीय परिवर्तन, लहरें और जलवायु चक्रों के बीच, पृथ्वी पर हमेशा बहता पानी रहेगा। प्रवाहित पानी में स्थित गतिज ऊर्जा को उपयोग करना न केवल एक स्वाभाविक रूप से नवीकरणीय प्रक्रिया है, बल्कि यह स्थायी भी है क्योंकि यह आने वाले वर्षों में पृथ्वी पर नकारात्मक प्रभाव नहीं डालेगा, जबकि यह आर्थिक और सामाजिक रूप से पहले से ही संभव है।

एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत का सामान्य उदाहरण जो आमतौर पर स्थायी नहीं माना जाता, वह बायोमास है। इसका सबसे स्पष्ट उपयोग लकड़ी को जलाकर गर्मी प्राप्त करना है। जबकि बायोमास की आपूर्ति हमारी उपयोग से तेज़ी से पुनः भर सकती है, यह उपयोग के दौरान उत्पन्न ग्रीनहाउस गैसों के कारण स्थायी नहीं है।

एक गैर-नवीकरणीय, गैर-स्थायी ऊर्जा स्रोत का सामान्य उदाहरण जीवाश्म ईंधन है। आंतरिक दहन इंजन के प्रसार के साथ, हमारे जीवाश्म ईंधन की आपूर्ति का अंत पहले ही दिख रहा है। यह स्रोत, जिसे बनने में वास्तव में लाखों साल लगे, मूल रूप से गैर-नवीकरणीय, पर्यावरण के लिए भयानक, और भविष्य में स्थायी स्रोत नहीं है।

शीर्ष उम्मीदवार

अब जब हम नवीकरणीय और स्थायी ऊर्जा स्रोतों के बीच अंतर समझते हैं, यहाँ कुछ ऐसे उदाहरण हैं जो सबसे अधिक संभावनाएँ रखते हैं। इनमें से प्रत्येक पहले से ही विश्व भर में उपयोग में है और आशाजनक अपनाने के स्तर को दर्शाता है।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक स्रोत दूसरे से आवश्यक रूप से बेहतर नहीं होता। सबसे अच्छा ऊर्जा स्रोत वह है जो स्थानीय पर्यावरण में आसानी से उपलब्ध हो।

जलविद्युत

पानी को ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करना नया नहीं है – हम सदियों से बांधों और जल मिलों का उपयोग कर रहे हैं। आजकल, जलविद्युत कम-कार्बन बिजली का विश्व का सबसे बड़ा स्रोत है, जो कुल आपूर्ति का 15% से अधिक हिस्सा बनाता है। सामान्य उपयोग मामलों में प्रवाहित पानी की गतिज ऊर्जा को टरबाइन घुमाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

ज्वारीय ऊर्जा को उपयोग करने की हमारी क्षमता को आगे बढ़ाने और स्थानीय पारिस्थितिक तंत्र पर इसके प्रभाव को समझने वाले एक संगठन का उदाहरण Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE) है। यह सरकारी वित्त पोषित संगठन नोवा स्कोशिया, कनाडा में स्थित है, जहाँ फंडी बे में दुनिया की सबसे बड़ी ज्वारें पाई जाती हैं।

फंडी बे में, प्रतिदिन दो बार, 160 अरब टन से अधिक पानी अंदर और बाहर प्रवाहित होता है – घड़ी की तरह। इस प्रवाहित पानी की शक्ति आश्चर्यजनक है, और समान रूप से आश्चर्यजनक ऊर्जा उत्पादन की संभावना प्रदान करती है, जो चंद्रमा के उदय जितनी विश्वसनीय है। यह परियोजना ज्वारीय टरबाइनों के समुद्री पौधों और जीवों पर संभावित खतरों पर एक दीर्घकालिक अध्ययन के बीच है।

वर्तमान में, जलविद्युत कुल मिलाकर 70% से अधिक वैश्विक बिजली का हिस्सा बनाता है जो स्थायी स्रोत से आती है, जिसमें चीन और संयुक्त राज्य अग्रणी हैं। आगे बढ़ते हुए, केवल लहर और ज्वारीय बाजार अपेक्षित है कि 2021 में $0.59 बिलियन से बढ़कर 2028 में $4.41 बिलियन तक पहुंचेगा।

पवन ऊर्जा

जलविद्युत की तरह, पवन शक्ति से उत्पन्न बिजली नई नहीं है। जल में गतिज ऊर्जा को टरबाइन घुमाने के बजाय, इस प्रक्रिया को पवन द्वारा टरबाइन से जुड़े पंखे के ब्लेड को घुमाकर दोहराया जाता है।

जबकि पवन को लगभग कहीं भी बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, इस अभ्यास में अपनी चुनौतियाँ भी हैं। इन विशाल क्षेत्रों को स्थापित करने के लिए बड़े भूमि क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, और पवन ज्वारों जितना विश्वसनीय नहीं है। एक दिन पवन हो सकता है, और अगले दिन शांति।

इन चुनौतियों के बावजूद, पवन ऊर्जा लोकप्रियता में बढ़ती जा रही है, जो विश्व की बिजली उत्पादन का 7.6% प्रतिनिधित्व करती है। संयुक्त राज्य में, पवन पहले ही नवीकरणीय ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत बन गया है, जो अपनी बिजली उत्पादन का लगभग 10% दर्शाता है।

पवन ऊर्जा को अपनाने को बढ़ावा देने वाली कंपनी का एक उदाहरण Siemens AG (SIE.SW ) (SIE.DE ) (SIEGY) है। इस समूह ने 2022 में $71.98 बिलियन का राजस्व हासिल किया, और लेखन के समय, Siemens AG (SIEGY) के शेयर विभिन्न विश्लेषकों द्वारा ‘over’ के रूप में सूचीबद्ध हैं। 1847 से अस्तित्व में रहने वाला यह कंपनी समय के साथ अनुकूलन करना जानता है। इस बात को ध्यान में रखते हुए, Siemens ने पूरी डिवीज़न स्थापित की है जो हमें जीवाश्म ईंधन से स्थायी स्रोतों की ओर परिवर्तन करने वाली तकनीकों को विकसित करने में समर्पित है।

सौर ऊर्जा

जबकि जल या पवन जैसे स्रोतों का उपयोग करते समय टरबाइन बिजली उत्पादन में महत्वपूर्ण होते हैं, फोटovoltaics का उपयोग करने पर उनकी आवश्यकता नहीं रहती। फोटovoltaic प्रभाव, जो फोटॉनों को सब्सट्रेट को उत्तेजित अवस्था में रखने की अनुमति देता है, सौर ऊर्जा के पीछे की मूल तकनीक है। सूर्य संभवतः हमारे सौर मंडल में सबसे प्रचुर ऊर्जा स्रोत है – क्यों न हम इसकी पूरी क्षमता का उपयोग करें।

सौर ऊर्जा अपनी क्षमता में अद्वितीय है कि इसे व्यक्तिगत बैटरी बैंक जैसी छोटी अनुप्रयोगों से लेकर शहरों को शक्ति देने जैसी बड़ी अनुप्रयोगों में उपयोग किया जा सकता है।  सभी ऊर्जा स्रोतों की तरह, इसमें भी सीमाएँ हैं। जबकि आधुनिक तकनीकों ने सौर पैनलों की दक्षता और दक्षता और किफायतीपन को बहुत बढ़ा दिया है, यह अभ्यास अभी भी उन क्षेत्रों के लिए सबसे उपयुक्त है जहाँ बहुत अधिक धूप होती है। ध्रुवों के पास पर्याप्त निकट यात्रा करने पर, पृथ्वी के ऐसे क्षेत्र होते हैं जहाँ कई महीनों तक सूर्योदय नहीं होता।

जैसा कि है, सौर प्रौद्योगिकियों में हालिया प्रगति ने वैश्विक बिजली उत्पादन का 4.8% और बढ़ते प्रतिशत को इस स्थायी स्रोत से आने की अनुमति दी है। जबकि संयुक्त राज्य पवन से प्राप्त ऊर्जा उत्पादन में अग्रणी हो सकता है, सौर में यह थोड़ा पीछे है, जहाँ लगभग 3% सूर्य की किरणों को उपयोग करके प्राप्त होता है।

सौर प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में सबसे प्रमुख कंपनियों और नवप्रवर्तकों में से एक इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) निर्माता Tesla (TSLA ) (TSLA) है। कई वर्षों से, कंपनी ने अपने सौर छतों को विकसित और स्थापित किया है, जो गृहस्वामियों को पारंपरिक सौर पैनलों को छोड़कर फोटovoltaic छत टाइलों का उपयोग करने की अनुमति देता है। 2022 के दौरान, Tesla ने $81.46 बिलियन का राजस्व हासिल किया, और लेखन के समय विभिन्न वित्तीय विश्लेषकों द्वारा इसे ‘over’ के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।

भू-तापीय

ऐसा माना जाता है कि बहुत समय पहले, पृथ्वी पूरी तरह से पिघले हुए पदार्थ, ढकी ज्वालामुखी के महासागर से थी। अर्बों साल बाद, यह ठंडी हो गई है, और सतह मानव के रहने योग्य हो गई है। हालांकि, कोर अभी भी उग्र है, जो इसके आसपास की विभिन्न परतों को गर्म करता रहता है। यह ऊर्जा, जो पृथ्वी की सतह के नीचे पाई जाती है, अब हम उपयोग कर रहे हैं, जिसे हम भू-तापीय कहते हैं।

भू-तापीय सामान्यतः पृथ्वी से थर्मल ऊर्जा को उपयोग करके उच्च ताप-धारण क्षमता वाले तरल माध्यम को गर्म करता है, जिसे फिर टरबाइन चलाने के लिए उपयोग किया जाता है जो बिजली उत्पन्न करता है। हाल के वर्षों में, भू-तापीय अधिक लोकप्रिय हुआ है, क्योंकि यह अब केवल बड़े पैमाने के अनुप्रयोगों में ही नहीं, बल्कि आवासीय स्थापितियों में हीटिंग के रूप में भी संभव है।

हालांकि भू-तापीय ऊर्जा को कहीं भी उपयोग किया जा सकता है यदि आप पर्याप्त गहराई तक खोदें, लेकिन दुनिया भर में प्राकृतिक हॉटस्पॉट्स मौजूद हैं जो प्रक्रिया को बहुत आसान बनाते हैं – विशेष रूप से ज्वालामुखी। एल साल्वाडोर जैसे देशों ने इसे पहचाना है, और इस स्वच्छ ऊर्जा स्रोत को उपयोग करने के लिए समन्वित प्रयास कर रहे हैं, क्योंकि यह भी प्रचुर और विश्वसनीय है।

वर्तमान में, अपनी संभावनाओं के बावजूद, माना जाता है कि भू-तापीय ऊर्जा लगभग 0.4% विश्व की बिजली आपूर्ति में योगदान देती है – जो संयुक्त राज्य में उत्पादन के समान है। ज्वालामुखियों के अलावा, भू-तापीय विशेष रूप से टेक्टॉनिक प्लेटों और फॉल्ट लाइनों के निकट सुलभ है। परिणामस्वरूप, कैलिफ़ोर्निया के तटीय क्षेत्र इस स्वच्छ शक्ति तक पहुँचने के लिए प्रमुख क्षेत्र है।

भू-तापीय ऊर्जा उद्योग में निवेश करने के इच्छुक निवेशकों के लिए, अग्रणी कंपनियों में से एक Ormat Technologies (ORA ) (ORA) है। कंपनी वर्तमान में 150 से अधिक भू-तापीय विद्युत संयंत्रों का मालिक है, और 1,300 से अधिक कर्मचारियों को रोजगार देती है। पिछले 5 वर्षों में, Ormat Technologies ने लगातार $650 मिलियन से अधिक वार्षिक राजस्व उत्पन्न किया है, और भू-तापीय की लोकप्रियता बढ़ने के साथ इसे लाभ उठाने के लिए अच्छी स्थिति में होना चाहिए।

भविष्य की ओर देखते हुए

जबकि ऊपर सूचीबद्ध ऊर्जा स्रोत एक हरे भविष्य को साकार करने के लिए विशाल संभावनाएँ रखते हैं, एक और दो विकल्प हैं जो एक दिन सभी को मात दे सकते हैं।

परमाणु संलयन

एक समय विज्ञान कथा का हिस्सा, परमाणु संलयन एक दिन वास्तविकता बन सकता है क्योंकि वैज्ञानिक ‘ऊर्जा उत्पादन का पवित्र ग्रैल’ को उपयोग करने की दिशा में आशाजनक उपलब्धियों हासिल कर रहे हैं। वास्तव में, प्रगति इतनी आगे बढ़ी है कि सरकारें अब 2040 से पहले कार्यशील प्रोटोटाइप संयंत्र बनाने की योजना बना रही हैं।

जो लोग परिचित नहीं हैं, उनके लिए परमाणु संलयन – वही प्रक्रिया जो हमारे सूर्य ‘सोल’ को शक्ति देती है – को परमाणु विखंडन (आधुनिक परमाणु संयंत्रों में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया) से भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। दोनों प्रक्रियाएँ बड़ी मात्रा में ऊर्जा मुक्त करती हैं, लेकिन पहला नाभिकों को मिलाने की स्थितियाँ बनाकर करता है, जबकि दूसरा यूरेनियम जैसे भारी तत्वों को विभाजित करता है।

संलयन न केवल विखंडन की तुलना में अधिक शक्ति मुक्त करता है, बल्कि यह काफी स्वच्छ प्रक्रिया है। वर्तमान मुद्दा, जिस पर वैज्ञानिक समाधान खोज रहे हैं, वह प्रक्रिया को सुगम और सुरक्षित रूप से उपयोग करने के लिए सही स्थितियों का विकास है।

पायज़ोइलेक्ट्रिसिटी

हमने हाल ही में एक नज़र पायज़ोइलेक्ट्रिसिटी पर डाली, और यह कैसे सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले, फिर भी अज्ञात ऊर्जा स्रोतों में से एक है। पायज़ोइलेक्ट्रिसिटी वह क्षमता है जिसमें कोई सामग्री, चाहे वह मानव निर्मित हो या प्राकृतिक, बाहरी दबाव के अधीन होने पर विद्युत निर्वहन उत्पन्न करती है।

माइक्रोफ़ोन, लाइटर और अन्य सामान्य वस्तुओं में दशकों से उपयोग में होने के बावजूद, आधुनिक सामग्री विज्ञान इस दिशा में आगे बढ़ रहा है कि हम इस प्रभाव के माध्यम से पर्याप्त बिजली प्राप्त कर सकें जो बड़े पैमाने के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो।

परमाणु संलयन की तरह, पायज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री के व्यापक उपयोग की संभावना विज्ञान कथा जैसी लगती थी। कई वर्षों की दूरी के बावजूद, यह एक दिन ऐसी दुनिया की ओर ले जा सकता है जहाँ बड़े बैटरियों की आवश्यकता लगभग समाप्त हो जाए, क्योंकि पायज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री स्व-शक्तिकरण उपकरणों को सक्षम करती है।

अंतिम शब्द

हालांकि दुनिया अभी भी पेट्रोलियम उत्पादों, कोयले और प्राकृतिक गैस जैसे ऊर्जा स्रोतों पर निर्भर हो सकती है, यह स्पष्ट है कि वे भविष्य नहीं हैं। सौभाग्य से, ऊर्जा हमारे चारों ओर हर जगह है, और आधुनिक विज्ञान हमें बढ़ती हुई स्वच्छ स्रोतों की सूची में से उपयोग करने का अवसर प्रदान कर रहा है।

भविष्य में एक दिन पृथ्वी परमाणु संलयन और स्व-शक्तिकरण उपकरणों पर निर्भर हो सकती है, लेकिन यह जलविद्युत, पवन, सौर, और भू-तापीय की निरंतर अपनाने से ही हमें वहाँ पहुँचाया जाएगा।